外壓信號(hào)浮標(biāo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及可靠性分析.pdf

1、信號(hào)浮標(biāo)多用于艦艇通訊、海洋環(huán)境檢測(cè)以及航標(biāo)領(lǐng)域，由于其使用的特殊性，在保證其結(jié)構(gòu)可靠性的前提下減小其重量顯得愈發(fā)重要。由相關(guān)文獻(xiàn)和國(guó)標(biāo)CB767-68知，目前國(guó)內(nèi)信號(hào)浮標(biāo)多采用壓力容器的常規(guī)方法設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)采用增大安全系數(shù)來(lái)保證結(jié)構(gòu)可靠性，設(shè)計(jì)的浮標(biāo)殼體有很大的裕度。本課題利用壓力容器分析設(shè)計(jì)方法和基于有限元方法的結(jié)構(gòu)分析和優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行浮標(biāo)殼體的設(shè)計(jì)，具有重要的實(shí)際應(yīng)用意義。 本文首先分析了信號(hào)浮標(biāo)的結(jié)構(gòu)，根據(jù)已知的部分參數(shù)

2、，依據(jù)壓力容器分析設(shè)計(jì)方法對(duì)浮標(biāo)的基本構(gòu)件進(jìn)行了初始設(shè)計(jì)和校核，完成密封設(shè)計(jì)和浮標(biāo)模型建立；對(duì)簡(jiǎn)化后的浮標(biāo)殼體和法蘭進(jìn)行了有限元分析，找出殼體危險(xiǎn)的部位并進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；分析了浮標(biāo)殼體的承載能力，為后面殼體的優(yōu)化設(shè)計(jì)和可靠性分析提供了依據(jù)。 然后，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，依據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)的基本原理以浮標(biāo)重量最小為目標(biāo)建立了浮標(biāo)殼體的優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，分別運(yùn)用數(shù)值迭代法和有限元法進(jìn)行了優(yōu)化求解。數(shù)值迭代法中分別利用了序列二次規(guī)劃法、微分進(jìn)化算法以及內(nèi)點(diǎn)罰

3、函數(shù)法進(jìn)行優(yōu)化求解，確定了錐體上加強(qiáng)圈的位置；有限元法中，建立了殼體的參數(shù)化模型，對(duì)封頭和錐體的厚度為設(shè)計(jì)變量進(jìn)行優(yōu)化求解；綜合分析兩種優(yōu)化結(jié)果并和初始設(shè)計(jì)做了比較分析，結(jié)果表明優(yōu)化設(shè)計(jì)改善了殼體上應(yīng)力集中，降低了殼體的重量。 最后對(duì)優(yōu)化補(bǔ)強(qiáng)后的浮標(biāo)殼體進(jìn)行了可靠性分析。分析了基于有限元方法進(jìn)行可靠性計(jì)算的思路，建立了浮標(biāo)殼體可靠性分析的APDL文件，使用蒙特卡洛拉丁超立方法進(jìn)行求解，分析了殼體結(jié)構(gòu)的可靠性結(jié)果和對(duì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度影響較